煅燒高嶺土的表面改性處理及用途
煅燒高嶺土是天然高嶺土經(jīng)煅燒脫水、去除揮發(fā)性物質(zhì)而制得的一種白度高、比表面積大、絕緣性和熱穩(wěn)定性好的礦物質(zhì)材料。煅燒高嶺土具有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性、耐溶劑性、耐酸堿性及良好的補(bǔ)強(qiáng)和加工性能，廣泛應(yīng)用于油漆、涂料、造紙、橡膠和塑料制品、電纜、陶瓷等行業(yè)。
『1』
煅燒高嶺土的煅燒工藝
高嶺土在煅燒過程中由于煅燒溫度不同，煅燒產(chǎn)品的物相不同，特性不同，致使應(yīng)用方向和應(yīng)用領(lǐng)域也不同。因此，煅燒溫度是產(chǎn)生不同高嶺土產(chǎn)品的關(guān)鍵因素。
低溫煅燒（600-1000℃），其高嶺土產(chǎn)品活性高，用于合成分子篩、鋁鹽化工及塑料、橡膠的功能性材料。
中溫煅燒（1000℃-1200℃），其高嶺土產(chǎn)品白度高、不透明性好，可用于造紙、涂料工業(yè)，替代鈦白粉作結(jié)構(gòu)性顏料。用于造紙可增加紙涂層孔隙體積和松厚度，減少壓光時(shí)的亮度和不透明度的損失。
高溫煅燒（1200℃以上），其高嶺土產(chǎn)品為莫來石、堇青石，用于生產(chǎn)莫來石粒密鑄造型砂、高級耐火材料和特種陶瓷等。
根據(jù)煅燒溫度的不同，可將煅燒高嶺土分為不完全煅燒高嶺土和完全煅燒高嶺土。
不完全煅燒高嶺土：煅燒溫度為650-750℃，脫羥基，密度2.4-2.5g/cm?3;，可用于造紙?zhí)盍虾屯坎肌?br />
完全煅燒高嶺土：煅燒溫度為1000-1050℃，在電子顯微鏡下已出現(xiàn)少量莫來石晶體，密度約2.7g/cm?3;，白度在90％以上。完全煅燒高嶺土的良好性能對涂布紙，尤其是對低定量涂布紙的生產(chǎn)十分重要，在高檔紙板涂料中其用量也在擴(kuò)大。
『2』
煅燒高嶺土的表面改性
煅燒高嶺土的表面改性，是根據(jù)應(yīng)用的需要有目的地將其表面原有的物理及化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行改變。
表面改性機(jī)理：利表面化學(xué)的方法，將有機(jī)物分子中的官能團(tuán)在高嶺土顆粒表面產(chǎn)生吸附作用或化學(xué)反應(yīng)，對其顆粒表面進(jìn)行包覆，使高嶺土的表面有機(jī)化。
表面改性目的：
1、要改變高嶺土粉體界面的性質(zhì)，改善煅燒高嶺土與有機(jī)高分子材料的親合性；
2、提高在有機(jī)高分子材料中的分散性，增強(qiáng)制品的多種性能，起到功能性的作用；
3、增加煅燒高嶺土的填加量，提高產(chǎn)品檔次，降低制品的成本。
煅燒高嶺土的表面改性是一項(xiàng)非常重要的深加工手段，也是擴(kuò)大煅燒高嶺土應(yīng)用領(lǐng)域和提高有機(jī)高分子制品質(zhì)量的一條十分有效的途徑。
表面改性劑的選擇和應(yīng)用是高嶺土表面改性的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)表面改性的工藝和設(shè)備也是表面改性技術(shù)很重要的部分。
（1）煅燒高嶺土表面改性劑的選擇
在選擇表面改性劑時(shí)，應(yīng)根據(jù)高嶺土所需要填到加有機(jī)高分子材料及制品的配方、加工工藝等技術(shù)性能的要求，選擇不同的改性劑和助劑。
煅燒高嶺土的表面改性，一般主要選擇硅烷偶聯(lián)劑。對特殊要求的高分子制品，要選擇兩種或兩種以上的改性劑，配制成復(fù)合類的表面改性劑。
可根據(jù)材料的性能和技術(shù)要求等，分別加入一定量的助劑或其它改性劑，配合硅烷偶聯(lián)劑對煅燒高嶺土進(jìn)行有效的表面改性，使煅燒高嶺土的產(chǎn)品性能和質(zhì)量能達(dá)到更高的要求。
表面改性機(jī)的用量，可根據(jù)鍛燒高嶺土的改性量、比表面積、最小包覆面積計(jì)算出。一般的經(jīng)驗(yàn)加入量是0.3%-1.2%左右。
?。?）煅燒高嶺土表面改性工藝
首先要對煅燒高嶺土進(jìn)行加熱，以便與硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)，并且要求對高嶺土在動(dòng)態(tài)的狀況下保持一定的溫度。只有這樣才能把反應(yīng)過程中及反應(yīng)后多余的水脫除，以達(dá)到偶聯(lián)劑與高嶺土形成穩(wěn)定和牢固的共價(jià)鍵結(jié)合。由此一定要根據(jù)表面改性的機(jī)理來確定表面改性的工藝。
煅燒高嶺土在表面改性過程中，是要在一定的溫度下進(jìn)行反應(yīng)的。
高嶺土表面改性工藝：首先就對煅燒高嶺土進(jìn)行動(dòng)態(tài)加熱到一定的溫度（100℃）時(shí)，在其高速動(dòng)態(tài)的狀況下，加入水解后的硅烷偶聯(lián)劑或復(fù)合改性劑，最好以霧化法加入。在偶聯(lián)劑與高嶺土反應(yīng)過程中的溫度應(yīng)保持在120℃以內(nèi)，在高速動(dòng)態(tài)的狀況下，保持的時(shí)間，應(yīng)在3-5分鐘左右。
另外，表面改性劑與高嶺土反應(yīng)過程中，經(jīng)常產(chǎn)生假結(jié)顆粒，給產(chǎn)品質(zhì)量帶來很在的影響，所以必須進(jìn)行有效的分級，只有這樣才能完全保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
（3）煅燒高嶺土表面改性設(shè)備
煅燒高嶺土表面改性的設(shè)備有高速捏合機(jī)、連續(xù)式改性機(jī)和高頻振動(dòng)研磨機(jī)等。
高速捏合機(jī)改性：將鍛燒高嶺土粉體加入到捏合機(jī)中，在攪拌葉片的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)下，高速旋轉(zhuǎn)的料流撞擊到折流板上，改變物料流動(dòng)的方向，物料可旋轉(zhuǎn)式的上下轉(zhuǎn)動(dòng)，強(qiáng)化了物料的混合與分散效果，當(dāng)磨擦升溫后，滴加助劑，調(diào)整鍛燒高嶺土的表觀性質(zhì)。當(dāng)溫度繼續(xù)上升時(shí)，以霧化或滴加的方式加入改性劑，然后再經(jīng)高速攪拌等工藝，達(dá)到表面改性的目的。
連續(xù)改性機(jī)改性：SLG三筒連續(xù)改性機(jī)是將高嶺土和復(fù)合改性劑按一定比例分加，以螺旋送料方式進(jìn)入到改性腔中，高嶺土可在該段加熱。物料進(jìn)入改性腔體后，在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子帶動(dòng)下，呈流化態(tài)旋轉(zhuǎn)，對物料進(jìn)行充分打散混合和強(qiáng)制改性。
高頻振動(dòng)研磨機(jī)：該設(shè)備是依靠激振器，使筒體內(nèi)的介質(zhì)產(chǎn)生高頻率小振幅的振動(dòng)，由于振動(dòng)加速度比重力加速度大得多，使磨管內(nèi)的介質(zhì)產(chǎn)生高強(qiáng)度的沖擊和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且物料可快速升溫，使物料在強(qiáng)力振動(dòng)和一定的溫度中能快速有效地被打散、混合。
該法可將鍛燒后的高嶺土的打散和表面改性一次完成，在打散的過程中即可進(jìn)行表面改性。使用該機(jī)前首先要調(diào)整好介質(zhì)的級配，當(dāng)物料輸入磨機(jī)振動(dòng)磨擦升溫后，復(fù)合改性劑可在磨管的加液口處以霧化的方式按物料的流動(dòng)比量加入，也可在上、下磨管的加液口處，分別加入助劑和改性劑等。
該設(shè)備的改性效果不但好，而且還可提高鍛燒高嶺土的加工效率、簡化生產(chǎn)工藝，降低了高嶺土的改性成本，具有很好的應(yīng)用價(jià)值。
表面改性設(shè)備的選擇應(yīng)根據(jù)煅燒高嶺土的表面改性機(jī)理所確定的工藝為基準(zhǔn)，選擇和配套表面改性機(jī)組。
不管用什么樣的表面改性設(shè)備，都要以表面改性的機(jī)理和表面改性的工藝為依據(jù)，來滿足煅燒高嶺土表面改性工藝的技術(shù)要求。應(yīng)要求表面改性設(shè)備能在高速動(dòng)態(tài)狀況下加熱到100℃以上，并能保溫，可排除水蒸氣，表面改性劑可以分加，有分級的功能，解決表面改性的團(tuán)聚問題，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
『3』
煅燒高嶺土表面改性需要注意的問題
目前，改性鍛燒高嶺土主要應(yīng)用于有機(jī)高分子制品行業(yè)，而這些行業(yè)所用的有機(jī)原料、配方、加工工藝及技術(shù)性能的要求不同，這樣就給鍛燒高嶺土的表面改性提出了一個(gè)重要的問題，即怎樣才能適應(yīng)和滿足其要求，并能顯示出改性高嶺土的功能性。
改性高嶺土能否起到功能性作用，首先應(yīng)注意各種有機(jī)高分子制品的原輔材料和生產(chǎn)工藝的技術(shù)環(huán)節(jié)，是不是能在加工中相輔相成，相克相消，認(rèn)真分析原輔材料的質(zhì)量、規(guī)格、配方設(shè)計(jì)等工藝技術(shù)參數(shù)和工藝條件等，這些因素都能影響到改性高嶺土的應(yīng)用效果。
要搞好高嶺土表面改性工作，就需認(rèn)真地了解有機(jī)高分子制品的主要技術(shù)要求，主體原材料及加工工藝等。應(yīng)以此為依據(jù)，有針對性地選擇好改性劑，調(diào)整好改性劑的配方，確定合理的加工工藝。
高嶺土的表面改性，不僅只用偶聯(lián)劑，而是要根據(jù)不同鍛燒溫度的高嶺土性質(zhì)及有機(jī)高分子制品的技術(shù)要求，加入一定量的其它功能性的助劑，配合主體偶聯(lián)劑進(jìn)行更有效的表面改性，使改性高嶺土的性能和質(zhì)量達(dá)到更高的要求。
『1』
煅燒高嶺土的煅燒工藝
高嶺土在煅燒過程中由于煅燒溫度不同，煅燒產(chǎn)品的物相不同，特性不同，致使應(yīng)用方向和應(yīng)用領(lǐng)域也不同。因此，煅燒溫度是產(chǎn)生不同高嶺土產(chǎn)品的關(guān)鍵因素。
低溫煅燒（600-1000℃），其高嶺土產(chǎn)品活性高，用于合成分子篩、鋁鹽化工及塑料、橡膠的功能性材料。
中溫煅燒（1000℃-1200℃），其高嶺土產(chǎn)品白度高、不透明性好，可用于造紙、涂料工業(yè)，替代鈦白粉作結(jié)構(gòu)性顏料。用于造紙可增加紙涂層孔隙體積和松厚度，減少壓光時(shí)的亮度和不透明度的損失。
高溫煅燒（1200℃以上），其高嶺土產(chǎn)品為莫來石、堇青石，用于生產(chǎn)莫來石粒密鑄造型砂、高級耐火材料和特種陶瓷等。
根據(jù)煅燒溫度的不同，可將煅燒高嶺土分為不完全煅燒高嶺土和完全煅燒高嶺土。
不完全煅燒高嶺土：煅燒溫度為650-750℃，脫羥基，密度2.4-2.5g/cm?3;，可用于造紙?zhí)盍虾屯坎肌?br />
完全煅燒高嶺土：煅燒溫度為1000-1050℃，在電子顯微鏡下已出現(xiàn)少量莫來石晶體，密度約2.7g/cm?3;，白度在90％以上。完全煅燒高嶺土的良好性能對涂布紙，尤其是對低定量涂布紙的生產(chǎn)十分重要，在高檔紙板涂料中其用量也在擴(kuò)大。
『2』
煅燒高嶺土的表面改性
煅燒高嶺土的表面改性，是根據(jù)應(yīng)用的需要有目的地將其表面原有的物理及化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行改變。
表面改性機(jī)理：利表面化學(xué)的方法，將有機(jī)物分子中的官能團(tuán)在高嶺土顆粒表面產(chǎn)生吸附作用或化學(xué)反應(yīng)，對其顆粒表面進(jìn)行包覆，使高嶺土的表面有機(jī)化。
表面改性目的：
1、要改變高嶺土粉體界面的性質(zhì)，改善煅燒高嶺土與有機(jī)高分子材料的親合性；
2、提高在有機(jī)高分子材料中的分散性，增強(qiáng)制品的多種性能，起到功能性的作用；
3、增加煅燒高嶺土的填加量，提高產(chǎn)品檔次，降低制品的成本。
煅燒高嶺土的表面改性是一項(xiàng)非常重要的深加工手段，也是擴(kuò)大煅燒高嶺土應(yīng)用領(lǐng)域和提高有機(jī)高分子制品質(zhì)量的一條十分有效的途徑。
表面改性劑的選擇和應(yīng)用是高嶺土表面改性的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)表面改性的工藝和設(shè)備也是表面改性技術(shù)很重要的部分。
（1）煅燒高嶺土表面改性劑的選擇
在選擇表面改性劑時(shí)，應(yīng)根據(jù)高嶺土所需要填到加有機(jī)高分子材料及制品的配方、加工工藝等技術(shù)性能的要求，選擇不同的改性劑和助劑。
煅燒高嶺土的表面改性，一般主要選擇硅烷偶聯(lián)劑。對特殊要求的高分子制品，要選擇兩種或兩種以上的改性劑，配制成復(fù)合類的表面改性劑。
可根據(jù)材料的性能和技術(shù)要求等，分別加入一定量的助劑或其它改性劑，配合硅烷偶聯(lián)劑對煅燒高嶺土進(jìn)行有效的表面改性，使煅燒高嶺土的產(chǎn)品性能和質(zhì)量能達(dá)到更高的要求。
表面改性機(jī)的用量，可根據(jù)鍛燒高嶺土的改性量、比表面積、最小包覆面積計(jì)算出。一般的經(jīng)驗(yàn)加入量是0.3%-1.2%左右。
?。?）煅燒高嶺土表面改性工藝
首先要對煅燒高嶺土進(jìn)行加熱，以便與硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)，并且要求對高嶺土在動(dòng)態(tài)的狀況下保持一定的溫度。只有這樣才能把反應(yīng)過程中及反應(yīng)后多余的水脫除，以達(dá)到偶聯(lián)劑與高嶺土形成穩(wěn)定和牢固的共價(jià)鍵結(jié)合。由此一定要根據(jù)表面改性的機(jī)理來確定表面改性的工藝。
煅燒高嶺土在表面改性過程中，是要在一定的溫度下進(jìn)行反應(yīng)的。
高嶺土表面改性工藝：首先就對煅燒高嶺土進(jìn)行動(dòng)態(tài)加熱到一定的溫度（100℃）時(shí)，在其高速動(dòng)態(tài)的狀況下，加入水解后的硅烷偶聯(lián)劑或復(fù)合改性劑，最好以霧化法加入。在偶聯(lián)劑與高嶺土反應(yīng)過程中的溫度應(yīng)保持在120℃以內(nèi)，在高速動(dòng)態(tài)的狀況下，保持的時(shí)間，應(yīng)在3-5分鐘左右。
另外，表面改性劑與高嶺土反應(yīng)過程中，經(jīng)常產(chǎn)生假結(jié)顆粒，給產(chǎn)品質(zhì)量帶來很在的影響，所以必須進(jìn)行有效的分級，只有這樣才能完全保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
（3）煅燒高嶺土表面改性設(shè)備
煅燒高嶺土表面改性的設(shè)備有高速捏合機(jī)、連續(xù)式改性機(jī)和高頻振動(dòng)研磨機(jī)等。
高速捏合機(jī)改性：將鍛燒高嶺土粉體加入到捏合機(jī)中，在攪拌葉片的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)下，高速旋轉(zhuǎn)的料流撞擊到折流板上，改變物料流動(dòng)的方向，物料可旋轉(zhuǎn)式的上下轉(zhuǎn)動(dòng)，強(qiáng)化了物料的混合與分散效果，當(dāng)磨擦升溫后，滴加助劑，調(diào)整鍛燒高嶺土的表觀性質(zhì)。當(dāng)溫度繼續(xù)上升時(shí)，以霧化或滴加的方式加入改性劑，然后再經(jīng)高速攪拌等工藝，達(dá)到表面改性的目的。
連續(xù)改性機(jī)改性：SLG三筒連續(xù)改性機(jī)是將高嶺土和復(fù)合改性劑按一定比例分加，以螺旋送料方式進(jìn)入到改性腔中，高嶺土可在該段加熱。物料進(jìn)入改性腔體后，在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子帶動(dòng)下，呈流化態(tài)旋轉(zhuǎn)，對物料進(jìn)行充分打散混合和強(qiáng)制改性。
高頻振動(dòng)研磨機(jī)：該設(shè)備是依靠激振器，使筒體內(nèi)的介質(zhì)產(chǎn)生高頻率小振幅的振動(dòng)，由于振動(dòng)加速度比重力加速度大得多，使磨管內(nèi)的介質(zhì)產(chǎn)生高強(qiáng)度的沖擊和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且物料可快速升溫，使物料在強(qiáng)力振動(dòng)和一定的溫度中能快速有效地被打散、混合。
該法可將鍛燒后的高嶺土的打散和表面改性一次完成，在打散的過程中即可進(jìn)行表面改性。使用該機(jī)前首先要調(diào)整好介質(zhì)的級配，當(dāng)物料輸入磨機(jī)振動(dòng)磨擦升溫后，復(fù)合改性劑可在磨管的加液口處以霧化的方式按物料的流動(dòng)比量加入，也可在上、下磨管的加液口處，分別加入助劑和改性劑等。
該設(shè)備的改性效果不但好，而且還可提高鍛燒高嶺土的加工效率、簡化生產(chǎn)工藝，降低了高嶺土的改性成本，具有很好的應(yīng)用價(jià)值。
表面改性設(shè)備的選擇應(yīng)根據(jù)煅燒高嶺土的表面改性機(jī)理所確定的工藝為基準(zhǔn)，選擇和配套表面改性機(jī)組。
不管用什么樣的表面改性設(shè)備，都要以表面改性的機(jī)理和表面改性的工藝為依據(jù)，來滿足煅燒高嶺土表面改性工藝的技術(shù)要求。應(yīng)要求表面改性設(shè)備能在高速動(dòng)態(tài)狀況下加熱到100℃以上，并能保溫，可排除水蒸氣，表面改性劑可以分加，有分級的功能，解決表面改性的團(tuán)聚問題，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
『3』
煅燒高嶺土表面改性需要注意的問題
目前，改性鍛燒高嶺土主要應(yīng)用于有機(jī)高分子制品行業(yè)，而這些行業(yè)所用的有機(jī)原料、配方、加工工藝及技術(shù)性能的要求不同，這樣就給鍛燒高嶺土的表面改性提出了一個(gè)重要的問題，即怎樣才能適應(yīng)和滿足其要求，并能顯示出改性高嶺土的功能性。
改性高嶺土能否起到功能性作用，首先應(yīng)注意各種有機(jī)高分子制品的原輔材料和生產(chǎn)工藝的技術(shù)環(huán)節(jié)，是不是能在加工中相輔相成，相克相消，認(rèn)真分析原輔材料的質(zhì)量、規(guī)格、配方設(shè)計(jì)等工藝技術(shù)參數(shù)和工藝條件等，這些因素都能影響到改性高嶺土的應(yīng)用效果。
要搞好高嶺土表面改性工作，就需認(rèn)真地了解有機(jī)高分子制品的主要技術(shù)要求，主體原材料及加工工藝等。應(yīng)以此為依據(jù)，有針對性地選擇好改性劑，調(diào)整好改性劑的配方，確定合理的加工工藝。
高嶺土的表面改性，不僅只用偶聯(lián)劑，而是要根據(jù)不同鍛燒溫度的高嶺土性質(zhì)及有機(jī)高分子制品的技術(shù)要求，加入一定量的其它功能性的助劑，配合主體偶聯(lián)劑進(jìn)行更有效的表面改性，使改性高嶺土的性能和質(zhì)量達(dá)到更高的要求。
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